Принцип работы осушителя воздуха в компрессорах

Любой компрессор всасывает атмосферный воздух, в котором постоянно находится определённое количество водяного пара. Это количество меняется в зависимости от температуры окружающей среды, времени года и географического расположения территории.

Содержание влаги в сжатом воздухе в зависимости от времени года.

Максимальное количество влаги, которое может содержать определённый объём воздуха без её конденсации ограничено и пропорционально температуре воздуха. Чем выше температура окружающего воздуха тем больше влаги может в нём содержаться.

Температуру, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, достигает состояния насыщения и начинает конденсироваться называют точкой росы.

Атмосферная влага вместе с воздухом поступает в компрессор где происходит процесс сжатия, и если воздух относительно легко сжимается до необходимого давления, то этого не происходит с влагой. В процессе сжатия объём воздуха уменьшается и соответственно уменьшается количество влаги, которое может в нём содержаться. Оставшаяся влага конденсируется и в виде капель воды вместе со сжатым воздухом попадает в воздушную магистраль.

На рисунке представлена диаграмма зависимости максимального количества влаги в воздухе от его температуры.

Сколько влаги удаляет осушитель после компрессора?

Компрессор выдающий 12 м 3 /мин. сжатого воздуха при температуре 20 о С, вместе с воздухом всасывает около 240 литров воды в сутки в виде пара. Сконденсировавшись, эта влага попадает в оборудование, работающее на сжатом воздухе.

Примерно 75-80% этой воды, образуется в процессе охлаждения воздуха в охладителе компрессора и удаляется с помощью сепаратора-влагоотделителя, а оставшиеся 20-25% или 50-60 литров воды попадает в оборудование.

Как работает осушитель сжатого воздуха?

Для большинства рабочих процессов оставшиеся 20-25% влаги в сжатом воздухе не допустимы и могут привести к серьёзным последствиям. В процессе дальнейшего охлаждения влага продолжает конденсироваться и оседать на стенках трубопроводов и оборудования в виде капель воды, вызывая коррозию в трубопроводах и в оборудовании. В процессе прохождения по магистрали сжатый воздух увлекает за собой частицы ржавчины из трубопроводов, которые попадают в оборудование вызывая повышенный износ.

Диаграмма интенсивности коррозии в зависимости от влажности воздуха.

Для предотвращения образования влаги достаточно чтобы температура воздуха была выше температуры образования конденсата (температуры точки росы), но не достаточно для отсутствия коррозии. Для этого необходимо чтобы влажность сжатого воздуха не превышала 50%. Т.е. точка росы должна быть на 10 °С ниже температуры окружающей среды.

В осушителе рефрижераторного или холодильного типа сжатый воздух охлаждается в два этапа.

На первом этапе горячий воздух после компрессора поступает в предварительный теплообменник осушителя, где он охлаждается выходящим холодным сжатым воздухом до температуры 25-30 о С.

Далее, на втором этапе, воздух поступает в теплообменник, охлаждаемый фреоном и его температура понижается примерно до 0 о С. В процессе охлаждения конденсируется влага и отделяется от сжатого воздуха сепаратором из которого, затем, удаляется с помощью устройств удаления конденсата, а холодный осушенный сжатый воздух поступает в предварительный теплообменник и охлаждает входящий сжатый воздух.

Воздух, сжимаемый компрессором, часто имеет частички влаги или масла, попадание которых в систему нежелательно. Для удаления примесей из сжатого воздуха устанавливают влагоотделитель для компрессора. В некоторых случаях без данного элемента выполнение работ с использованием пневмоинструмента становится невозможным.

Назначение влагоотделителя в компрессорах

Для организации правильной работы пневмоинструмента очень важным показателем является чистота сжатого воздуха, который на него подается. Прежде всего, он должен быть очищен от пыли. Для очистки от механических загрязнений используется воздушный фильтр, устанавливаемый на входе в агрегат. Также из воздушных масс нужно удалить влагу, которая при его сжатии конденсируется в ресивере и в самой системе. Для удаления влаги на выходе из компрессора устанавливают осушитель воздуха. Кроме влаги, сжатый воздух может иметь частицы масла, которое неизбежно попадают в него.

На заметку! Смешивание масла с воздухом при его сжатии характерно для воздушного поршневого и роторного (винтового) компрессора, поскольку работа данных агрегатов подразумевает обязательное наличие смазки.

Если воздух не очищать от влаги, то происходит следующее:

• при смешивании влаги с маслом происходит образование эмульсии, которая способна засорять пневмоканалы;
• при низких температурах влага в пневмоканалах замерзает, что может вызвать их закупорку или повреждение;
• в воздуховодах накапливается ржавчина, которая со временем может полностью перекрыть подачу воздуха;
• при попадании влаги в пневмоинструмент, его детали начинают ржаветь и быстро выходят из строя;
• образовавшая воздушно-масляная смесь по своему составу не может соответствовать требованиям для применения ее в пищевой, электронной, фармацевтической и химической промышленности;
• при наличии влаги становится невозможной качественная покраска, например, автомобилей, поскольку краска ляжет неплотно, с образованием пузырей, которые вызовут ее отслаивание.

Устройство и принцип работы детали

Устройство стандартного влагоотделителя вихревого типа для пневматических систем показано на рисунке ниже.

Состоит данный узел из следующих элементов.

1. Корпус. Крепится к пневмопроводу и является основой для всего влагоотделителя.
2. Стакан. Формирует внутреннюю полость, в которой размещаются дефлектор (3), фильтр (4), заслонка (5), пробка (7) и крыльчатка (8).

Принцип работы влагоотделителя достаточно прост. После попадания в корпус (1) сжатого воздуха, он перемещается в сторону крыльчатки (8). Попав на крыльчатку, имеющую направляющие лопасти, воздух закручивается. Под действием центробежной силы все находящиеся в воздухе частицы перемещаются к стенкам стакана (2), где конденсируются и скатываются вниз. Для отделения спокойной зоны, в которой находятся загрязнения (6), предусмотрена заслонка (5). Далее, воздушный поток попадает в дефлектор (3) с установленным фильтром (4), который задерживает мелкие твердые частицы загрязнений. Накопившиеся загрязнения удаляются через пробку (7), установленную на дне стакана.

Разновидности систем очистки воздуха

Для очистки сжатого воздуха, как для промышленных, так и для бытовых целей, применяется несколько типов влагоотделителей: вихревые, влагомаслоотделители адсорбционные и модульные системы очистки.

Вихревые фильтры

Влагомаслоотделитель вихревого типа имеет цилиндрическую форму (устройство было рассмотрено выше) и очищает воздух за счет его завихрения в камере (стакане). Вихревой маслоотделитель является самым распространенным приспособлением для очистки сжатого воздуха от влаги и частиц смазки.

Влагомаслоотделители адсорбционные

Для удаления из сжатого воздуха масла и влаги используют вещества, обладающие активными впитывающими свойствами, например, селикагель, алюмогель, хлористый кальций и др. На следующем рисунке показан масловлагоотделитель адсорбционного типа.

Модульные системы очистки

Наилучшие результаты по удалению из воздуха конденсата, частичек масла и пыли обеспечивает модульная система очистки. Состоит она из нескольких элементов: циклонного (вихревого) отделителя, фильтра тонкой очистки и угольного фильтра. На следующем рисунке показан масловодоотделитель модульного типа.

Важно! Модульные системы обеспечивают на последнем уровне очистки практически стопроцентную чистоту технического воздуха, который поступает на обдувочные пистолеты, пневматические инструменты, краскопульты и респираторы (не имеющие угольный фильтр).

Как сделать влагоотделитель своими руками

Поскольку в конструкцию влагоотделителя не входят высокотехнологичные элементы, то изготовить осушитель воздуха для компрессоров своими руками вполне возможно из подручных материалов.

Циклонный (вихревой) влагоотделитель

Валагоотделитель циклонного типа можно изготовить из баллона для сжиженного газа, ненужного огнетушителя или обрезка металлической трубы подходящего диаметра. Длина трубы может быть произвольной.

Изготавливается приспособление в следующем порядке.

1. Просверлите в нижней части корпуса отверстие и приварите обычный кран. Он будет служить для слива накопившегося в емкости конденсата. Ниже приведен чертеж самодельного вихревого влагоотделителя, по которому можно изготовить данное приспособление из металлической трубы.
   
2. В верхней части корпуса следует вварить выходной штуцер.
3. В нижней части трубы (баллона) делается отверстие (не ниже 150 мм от дна) и приваривается входной штуцер таким образом, чтобы воздух входил в емкость по касательной. Благодаря этому в емкости будет возникать завихрение, способствующее очистке потока от загрязнений.
4. Далее, к корпусу необходимо приварить 3 ножки, снабженные пятаками (для устойчивости).
5. При желании, получившееся приспособление можно покрасить.

Совет! Для правильной работы устройства его необходимо установить вертикально.

Самодельный адсорбционный влагоотделитель

Самодельный осушитель воздуха легко изготовить из фильтра для воды и силикагелевого наполнителя для кошачьих туалетов.

Также потребуется небольшая трубка из металла или пластика и клеевой пистолет.

Фильтр очистки воздуха от конденсата изготавливается следующим образом.

1. Отрежьте трубку такой длины, чтобы она входила в крышку и доставала до дна фильтра.
2. В трубке необходимо насверлить несколько отверстий, через которые будет проходить сжатый воздух от компрессора.
   
3. На одном конце трубки нужно вставить заглушку, чтобы при опускании в силикагель она не забивалась.
4. Верхний конец трубки необходимо вставить в крышку фильтра и загерметизировать место соединения с помощью клеевого пистолета.
   
5. В верхней части трубки или в крышке необходимо установить сетку, которая предотвратит попадание наполнителя в воздуховод.
   
6. Далее, следует засыпать силикагелевый наполнитель в колбу, вставить в нее трубку с крышкой и хорошо закрутить.

Теперь можно подсоединить к входному штуцеру влагоотделителя шланг от компрессора, а к выходному – шланг, ведущий к какому-либо пневмоинструменту, например, к краскопульту.

В большинстве технологических циклов сжатый воздух, используется так же часто, как и электроэнергия. Воздух, который используется компрессором, всегда содержит большое количество влаги. В процессе сжатия воздушной смеси происходит концентрация водяных паров, что приводит к ее конденсации в трубах пневмосети.

Назначение и принцип действия

Избыток влаги в трубах, в парообразном и жидком агрегатном состоянии, может привести к серьезным проблемам, вплоть до остановки производства. К наиболее вероятным последствиям наличия влаги в пневмосети можно отнести:

• Промерзание открытых участков воздухопроводов.
• Коррозию воздушных магистралей.
• Поломку пневмоинструмента, вентилей и другой запорной арматуры и пр.

Для удаления паров воды, применяются специальные устройства под названием осушители сжатого воздуха. Эти аппараты эффективно удаляют водяной пар из воздуха предотвращая попадание влаги в различные тех.процессы. Принцип действия осушителя зависит от его типа.

Типы осушителей

На сегодняшний день современная промышленность предлагает несколько типов таких аппаратов.

Фреоновые

Принцип действия устройств такого типа заключается в искусственной конденсации влаги из воздушной смеси посредством ее охлаждения. Фреоновый или как их еще называют, рефрижераторный осушитель сжатого воздуха для компрессора можно использовать в том случае, если пневмосеть находится в пределах отапливаемого помещения.

Десикантные устройства с холодным восстановлением свойств наполнителя

Сжатый воздух от компрессора поступает в емкость с наполнителем, в качестве которого чаще всего используется силикагель или любой другой адсорбент, задерживающий пары влаги. Холодная регенерация есть не что иное, как просушивание адсорбента, для восстановления его адсорбирующих качеств. Восстановление десиканта производится частью сухого воздуха. К недостаткам адсорбционных осушителей воздуха после компрессора можно отнести значительные потери сжатого воздуха при восстановлении адсорбционных свойств десиканта.

Такие устройства, чаще всего комплектуются фильтрующими элементами, которые задерживают твердые частицы до 0,01 мкм. и некоторую часть конденсата. Он выводится из устройства посредством поплавкового конденсатоотводчика. Остальная влага задерживается адсорбентом.

Адсорбционные, с горячей регенерацией

По принципу своей работы, осушители с горячей регенерацией адсорбента ничем не отличаются от устройств, описанных выше. Главные отличия не в способе удаления влаги из воздуха, а в способе восстановления свойств адсорбента. Существует четыре типа горячей просушки наполнителя:

• Внутренняя. В осушителях такого типа для восстановления свойств адсорбирующего вещества, производится отбор уже сухой воздушной смеси и вместе с наполнителем нагревается внутри устройства при помощи ТЭНов.
• Внешняя. В аппаратах с внешним нагревом используется воздух, который нагревается перед поступлением в устройство.
• Восстановление десиканта теплом от сжатия воздушной смеси. После регенерации, обогащенная влагой смесь, под давлением возвращается в воздушную систему для повторного использования.
• Вакуумное восстановление свойств адсорбирующего вещества. Благодаря вакуумному насосу, воздушная смесь подается в емкость с наполнителем, создавая внутри бака с адсорбентом отрицательное давление.

Мембранные

Принцип действия этих аппаратов основан на задержке молекул воды, при прохождении воздушного потока через отверстия в мембранах. Основным преимуществом таких устройств является долговечность, они не нуждаются в обслуживании и электропитании.

Бесфреоновые

Такие осушители представляют собой аппарат, собранный из нескольких радиаторов, охлаждаемых мощными вентиляторами.

Воздушный поток, проходя по оребренным трубам радиатора, охлаждается до того момента, пока на радиаторах не выпадает конденсат, который собирается в конденсатоприемник, после чего сливается. Простота конструкции и долговечность – вот основные достоинства этого устройства.

Область применения

Такие устройства применяются практически во всех технологических процессах, где необходима воздушная смесь с отсутствием или минимальным содержанием влаги. Чаще всего эти аппараты применяются:

• В химической, фармацевтической, нефтеперерабатывающей отрасли промышленности.
• В производстве телекоммуникационной кабельной продукции.
• Для приведения в действие пневмоинструмента.
• В воздушных системах управления.
• В покрасочных камерах.
• В тормозной системе большегрузных автомобилей и поездов.

В связи с высокой стоимостью осушителей, многие руководители небольших предприятий отказываются от использования такого оборудования, чем увеличивают риск выхода из строя всей пневматической системы. В условиях небольшого производства, для питания пневмоинструмента, вместо полноценного осушителя можно использовать влагоотделители (циклоны), установленные перед каждым потребителем.